史玉，黄一承，曾承，杨定宽，王玉超，李晓磊，李丹

(长春大学农产品加工吉林省普通高等学校重点实验室，长春 130022)

黑蒜又称黑大蒜、发酵黑蒜、黑蒜头，是将新鲜生蒜置于高温、高湿的环境中自然发酵一定时间而制得的新型蒜制品[1]。黑蒜没有新鲜生蒜的刺激性辛辣味，且酸甜适口、口感软糯[2]。现代研究表明，黑蒜中含有多糖类、多酚类、生物碱、黄酮类、游离氨基酸类、含硫化合物等成分，具有抗肿瘤、抗氧化、杀菌消炎、调节血糖、提高免疫力等作用[3-6]。近年来，国内外以黑蒜为原料的保健品、功能食品逐渐受到人们的喜爱。

食醋是通过发酵产生的传统酸味液态调味品，多由糯米、高粱、大米、玉米、小麦以及糖类和酒类发酵而成，含有多种有机酸、川穹嗪等营养成分，具有增强食欲、促进消化、降血脂等功效[7-8]。黑蒜醋是以黑蒜为原料，经熬制榨汁、酒精发酵和醋酸发酵等工艺制成的口感独特、气味浓厚的液态调味品，对肠胃和心脑血管疾病的预防具有显著作用，具有广阔的发展前景。目前对黑蒜醋的研究主要在酿造工艺研发阶段[9-10]，对黑蒜醋风味和有机酸成分的分析甚少。

本研究应用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)和高效液相色谱技术(high performance liquid chromatography,HPLC)对3种不同产地黑蒜醋的挥发性风味物质和有机酸组成及含量进行分析检测，并进行相对气味活度值分析，以期为黑蒜醋的呈味物质检测和评价提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

市场购买的3种黑蒜醋，产地分别为山东菏泽(产品A)、山东聊城(产品B)、山东烟台(产品C)、氯化钠(化学纯)：上海Aladdin公司；亚铁氰化钾(分析纯)：沈阳试剂三厂；硫酸锌(分析纯)：北京化工厂；乙酸、乳酸、苹果酸、草酸、酒石酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸和马来酸标准品：均为色谱纯，美国Sigma公司。

0.22 μm疏水式针式过滤器 上海安谱实验科技股份有限公司；15 mL顶空进样瓶、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纤维头 美国Supelco公司；DB-5MS UI毛细管色谱柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm) 美国Agilent公司；Acclaim OA色谱柱(4.0 mm×250 mm×5 μm) 美国Thermo Fisher公司；QP2010 Ultra气相色谱-质谱联用仪 日本Shimadzu公司；Centrifuge 5430离心机 德国Eppendorf公司；P680A LPJ-4高效液相色谱仪 德国Dionex公司。

1.2 方法

1.2.1 SPME-GC-MC分析

取0.50 mL黑蒜醋样品、1.50 mL蒸馏水和1.00 g氯化钠于15 mL顶空瓶中，并加入磁力搅拌子，密封置于200 r/min的磁力搅拌器上，每次萃取前60 ℃预平衡20 min。

SPME条件：用已老化好的萃取头顶空吸附60 min，然后将萃取头拔出顶空瓶并迅速插入GC进样口解吸5 min，同时启动升温程序。

GC条件：进样口温度为250 ℃，分流比为1∶5，5 min后吹扫流量为20 mL/min；载气为He，柱流量为1.0 mL/min；程序升温条件：初始柱温40 ℃，保持5 min，以2 ℃/min的速率升至50 ℃，保持1 min；以4 ℃/min的速率升至120 ℃，保持1 min；以2 ℃/min的速率升至140 ℃，保持2 min后再以4 ℃/min的速率升至250 ℃，保持4 min。

MS条件：电子电离源，离子源温度230 ℃；GC-MS接口温度280 ℃；电子能量70 eV；质量扫描范围(m/z)35～600，全扫描模式。

1.2.2 ROAV的计算

为了快速筛选出所检测的挥发性风味物质中气味活度值最高的若干种物质，刘登勇等[11]定义了一个新参数：相对气味活度值(relative odor activity value，ROAV)。用ROAV对黑蒜醋中挥发性风味物质的相对贡献进行量化，以确定关键风味物质。使对黑蒜醋气味贡献最大的物质的ROAV为100，对其他风味物质的ROAV按下式计算：

式中：C%i和C%max分别为挥发性风味物质和对样品总体挥发性风味贡献最大的相对含量(%)；Ti和Tmax分别为挥发性风味物质和对样品总体挥发性风味贡献最大的感觉阈值(μg/L)。 ROAV越大的物质对样品总体挥发性风味的贡献作用越大：100≥ROAV≥1的组分为样品中的关键挥发性风味物质；1>ROAV≥0.1的组分为总体挥发性风味的修饰物质；0.1>ROAV的组分认为对总体挥发性风味无贡献。

1.2.3 有机酸含量的测定

分别取4.00 mL样品，加入4.00 mL 10.6%亚铁氰化钾和4.00 mL 30%硫酸锌溶液，用蒸馏水定容到40 mL，置于6000 r/min的离心机中离心6 min，取上清液过0.22 μm滤膜，待测。

HPLC条件：流动相：100 mmol/L Na2SO4(pH 2.65)；检测波长：UV 210 nm；流速：0.50 mL/min；进样量：5.00 μL。

2 结果与分析

2.1 不同产地黑蒜醋挥发性风味物质分析

对3种黑蒜醋挥发性风味物质进行分析，结果见图1。

图1 3种黑蒜醋挥发性风味物质色谱图Fig.1 The chromatograms of volatile flavor compounds in three kinds of black garlic vinegar

表1 3种黑蒜醋挥发性风味物质SPME-GC-MS分析结果Table 1 SPME-GC-MS analysis results of volatile flavor compounds in three kinds of black garlic vinegar

续 表

采用保留指数和NIST 11标准谱库检索对比定性分析，保留与标准质谱库相似度大于80%的化合物。由表1可知，共鉴定出53种挥发性物质，其中包括酸类8种、酯类17 种、醇类10种、醛类8种、酮类4种、酚类3种、杂环类2种和醚类1 种。3种黑蒜醋的挥发性物质数量分别为33种(产品A)、34种(产品B)、26种(产品C)。

酸味从味觉上和嗅觉上都是醋类产品最直观的味道，也是影响醋类产品风味和品质的重要化合物[12]。由表1可知，3种黑蒜醋样品中共检测出8种酸类风味物质，其中乙酸、山梨酸、苯甲酸是共有的挥发性成分。山梨酸在产品B和C所有挥发性物质中相对含量最高，为35.87%～35.89%，苯甲酸在产品A中含量最高，为23.95%，这两种酸可能是作为食品防腐剂在生产工艺中添加到产品中的；乙酸相对含量少于18%，但乙酸的阈值也低，对于产品风味的影响较大[13]。其余脂肪酸可以增加黑蒜醋风味的复杂性。这些酸类风味物质在黑蒜醋中互相作用影响，从而赋予了3种黑蒜醋独特的酸味。

酯类物质对醋的挥发性风味有重要影响，多数产生于醋的发酵阶段，具有花果的清香或蜂蜜的甜香，是评价醋类产品的重要指标[14]。由表1可知，3种黑蒜醋中共检测出17 种酯类挥发性物质，产品A中酯类挥发性物质相对含量最高，为33.03%；产品B中酯类挥发性物质数量最多，为13种。乙酸乙酯在产品A和C酯类挥发性物质中相对含量最高，为14.75%～21.44%，在较低浓度下也可以增加醋的香气[15]。不同酯类挥发性物质为黑蒜醋贡献不同的香气成分。

醛酮类挥发性物质中糠醛、5-羟甲基糠醛、苯甲醛、苯乙醛和橙化基丙酮是共有的挥发性成分。酮类物质是经过微生物氧化、氨基酸降解以及不饱和脂肪酸的热氧化分解而产生的。通过微生物发酵或氨基酸降解产生的具有花香和水果香味的醛类物质可以提高醋的品质[16]。美拉德反应使戊糖降解形成糠醛[17]，5-甲基糠醛是类黑精形成的中间产物，也是黑蒜醋在发酵过程中经历美拉德反应所产生的[18]，为食醋增香调色，但过量的糠醛和5-甲基糠醛对于身体健康会有不良作用[19]。苯甲醛广泛存在于植物中。

黑蒜醋中还含有醇酚类、杂环类、醚类等挥发性物质。醇酚类挥发性物质中苯乙醇是共有的，也是相对含量最高的挥发性成分，是由酵母菌代谢产生的或在蛋白质水解过程中由氨基酸脱羧形成的[20]；检测出的3种挥发性酚类物质相对含量均较低，可能来自黑蒜本身或醋酸发酵过程由酚酸降解产生[21]。川穹嗪和2,3,5-三甲基吡嗪杂环类挥发性物质是从产品B中检测出的，是伴随着美拉德反应生成的，对醋的风味有着重要影响[22]。醚类挥发性物质是从产品A中检测出的，是黑蒜醋的重要特征性风味。这些化合物相互作用赋予了3种黑蒜醋独特的风味。

2.2 ROAV分析

表2 3种黑蒜醋ROAV及气味描述Table 2 The relative odor activity values and odor description of three kinds of black garlic vinegar

续 表

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在对3种黑蒜醋各挥发性风味物质定性分析的基础上，结合表1中各挥发性风味物质离子峰面积比，以ROAV为参数，确定3种黑蒜醋中关键挥发性风味物质。由表2可知，根据现已查到的阈值计算得出产品A，B，C中100≥ROAV≥1的组分各有11，7，8种；1>ROAV≥0.1的组分各有3，10，1种；0.1>ROAV的组分均为1种。

由表2可知，主要挥发性风味物质为酸类、酯类和醛类。乙酸是产品A和C中总体挥发性风味贡献最大的物质；美拉德反应使戊糖降解形成的糠醛是产品B中总体挥发性风味贡献最大的物质。对产品A，B，C总体挥发性风味贡献较大的酯类主要为γ-壬内酯。除此之外，产品A的主要挥发性风味物质还有乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、异戊醇、苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛、3-羟基-2-丁酮；产品B的主要挥发性风味物质还有己酸乙酯、苯乙醇、3-羟基-2-丁酮、川芎嗪；产品C的主要挥发性风味物质还有乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、苯乙醇、正壬醇、苯乙醛。辛酸乙酯和癸酸乙酯是产品A和B的挥发性风味的重要修饰物质；具有苦杏仁味的苯甲醛是产品A，B，C的挥发性风味的重要修饰物质。

2.3 不同产地黑蒜醋有机酸含量分析

对3种不同产地黑蒜醋有机酸含量进行分析，与标准有机酸混合溶液对照，产品A和B有9种有机酸，产品C有5种有机酸，见表3。

表3 3种黑蒜醋有机酸HPLC分析结果Table 3 The analysis of organic acids in three kinds of black garlic vinegar by HPLC g/L

由表3可知，产品A，B，C除乙酸外，还含有乳酸、草酸、柠檬酸等不挥发性酸。醋中大部分不挥发酸的沸点较高、黏性较大，可以降低醋中挥发性风味物质的挥发速度，缓冲乙酸的刺激性气味[26]。产品A和B中乙酸、乳酸、苹果酸的含量相对较高，是主要呈味有机酸。产品C与产品A和B存在明显差异，乙酸含量为43.82 g/L，较产品A和B高10.31～19.79 g/L，其余有机酸含量均低于产品A和B。产品A中苹果酸含量较乳酸含量高3.77 g/L，可能与发酵过程中总酸含量有关[27]。产品B中柠檬酸含量较产品A和C高1.85～1.99 g/L，可能是发酵过程易于积累柠檬酸。3种黑蒜醋中不挥发性酸的种类和含量不同，与生产过程中不同的原料和发酵工艺有关[28]，这些有机酸共同决定了黑蒜醋的酸味质量。

3 结论

3种黑蒜醋共鉴定出53种挥发性风味物质，其中酸类8种、酯类17种、醇类10种、醛类8种、酮类4种、酚类3种、杂环类2种和醚类1 种；其中共有的关键挥发性风味物质有乙酸、糠醛、γ-壬内酯和苯乙醇，共有的有机酸有乙酸、乳酸。二烯丙基二硫醚是产品A的重要特征风味物质；烘烤味的吡嗪类物质是产品B的重要特征风味物质；乙酸在产品C中含量最高，为43.82 g/L。

3种黑蒜醋各自独特的发酵工艺使得呈味物质组成有所差异。从总体比较来看，产品A和B不论是从挥发性风味物质还是有机酸的组成及含量上来看均高于产品C。产品A中测得的二烯丙基二硫醚有明显的蒜香味，且苹果酸浓度较大；产品B中测得有烘烤味的吡嗪类物质，且乳酸浓度较大；产品C中测得的正壬醇有橙香味，且乙酸浓度最高。